単原子イオンと貴ガス型の電子配置

ある元素 X の原子は、電子を 3 個失って 3 価の陽イオン ${\text{X}}^{3+}$ になる。このイオン ${\text{X}}^{3+}$ の電子配置は、K 殻に 2 個、L 殻に 8 個の電子が入ったもので、貴ガス（希ガス）のネオン原子と同じである。元素 X の原子のうち、質量数が $27$ の原子 1 個に含まれる中性子の数を求めよ。

硫黄 $\mathrm{S}$ の原子番号は $16$ である。硫黄原子が、原子番号のいちばん近い貴ガスと同じ電子配置をもつ単原子イオンになったとき、このイオン 1 個がもつ電子の数を求めよ。

次の 11 種類のイオンのうち、貴ガス（希ガス）のアルゴン $\text{Ar}$ 原子と同じ電子配置をもつものは何種類あるか。整数で答えよ。

${\text{Li}}^{+}$, ${\text{O}}^{2-}$, ${\text{F}}^{-}$, ${\text{Na}}^{+}$, ${\text{Mg}}^{2+}$, ${\text{P}}^{3-}$, ${\text{S}}^{2-}$, ${\text{Cl}}^{-}$, ${\text{K}}^{+}$, ${\text{Ca}}^{2+}$, ${\text{Br}}^{-}$

ただし、各元素の原子番号は $\text{Li}=3$, $\text{O}=8$, $\text{F}=9$, $\text{Na}=11$, $\text{Mg}=12$, $\text{P}=15$, $\text{S}=16$, $\text{Cl}=17$, $\text{Ar}=18$, $\text{K}=19$, $\text{Ca}=20$, $\text{Br}=35$ とする。

原子番号が連続する 5 つの元素 $\text{A}$, $\text{B}$, $\text{C}$, $\text{D}$, $\text{E}$ があり、原子番号はこの順に 1 ずつ大きくなっている。$\text{C}$ は貴ガス（希ガス）であり、$\text{D}$ の原子の最外殻電子は N 殻に入っている。

$\text{A}$ の原子と $\text{D}$ の原子は、それぞれ原子番号が最も近い貴ガスの原子と同じ電子配置をもつ単原子イオンになり、これらのイオンからなるイオン結晶をつくる。このイオン結晶の組成式 1 つ分に含まれる電子の総数はいくつか。整数で答えよ。

ただし、貴ガスの原子番号は $\text{He}=2$, $\text{Ne}=10$, $\text{Ar}=18$, $\text{Kr}=36$ とし、電子殻は内側から K 殻, L 殻, M 殻, N 殻の順に電子が入るものとする。

次の 9 種類のイオンのうち、イオン 1 個に含まれる電子の総数が貴ガス（希ガス）のネオン $\text{Ne}$ 原子の電子の数と等しいものは何種類あるか。整数で答えよ。

${\text{NH}}_4^{+}$, ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$, ${\text{OH}}^{-}$, ${\text{NH}}_2^{-}$, ${\text{CN}}^{-}$, ${\text{O}}_2^{2-}$, ${\text{HS}}^{-}$, ${\text{Mg}}^{2+}$, ${\text{Cl}}^{-}$

ただし、原子番号は $\text{H}=1$, $\text{C}=6$, $\text{N}=7$, $\text{O}=8$, $\text{Ne}=10$, $\text{Mg}=12$, $\text{S}=16$, $\text{Cl}=17$ とする。

第 3 周期の典型元素 X の原子から電子を 1 個ずつ取り去るときのイオン化エネルギーは、次のとおりであった（単位は $\text{kJ/mol}$）。

• 第 1 イオン化エネルギー：$578$
• 第 2 イオン化エネルギー：$1817$
• 第 3 イオン化エネルギー：$2745$
• 第 4 イオン化エネルギー：$11577$
• 第 5 イオン化エネルギー：$14842$

X の単体 $2.7\text{g}$ を酸素と完全に反応させ、X のイオンと酸化物イオン ${\text{O}}^{2-}$ からなる酸化物だけを生成させた。このとき、X のイオンは貴ガス（希ガス）と同じ電子配置をとっていた。生成した酸化物の質量は何 g か。有効数字 2 桁で答えよ。

ただし、原子量は $\text{O}=16$, $\text{Na}=23$, $\text{Mg}=24$, $\text{Al}=27$, $\text{Si}=28$, $\text{P}=31$, $\text{S}=32$ とする。

原子番号 $20$ 以下の典型元素からなる、1 種類の単原子陽イオンと 1 種類の単原子陰イオンだけでできたイオン結晶 Z がある。Z について次のことがわかっている。

• 陽イオンも陰イオンも、貴ガス（希ガス）のネオン $\text{Ne}$ 原子と同じ電子配置をもつ。
• Z の中の陽イオンと陰イオンの数の比は $2:3$ である。

Z $10.2\text{g}$ に含まれる電子の総数はいくつか。有効数字 2 桁で答えよ。ただし、原子番号は $\text{N}=7$, $\text{O}=8$, $\text{F}=9$, $\text{Ne}=10$, $\text{Na}=11$, $\text{Mg}=12$, $\text{Al}=13$、原子量は $\text{N}=14$, $\text{O}=16$, $\text{F}=19$, $\text{Na}=23$, $\text{Mg}=24$, $\text{Al}=27$、アボガドロ定数は $6.0\times 10^{23}/\text{mol}$ とする。